专利名称：封装基板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种封装基板，尤指一种能提升可靠度的封装基板。
背景技术：
随着电子产业的发达，现今的电子产品已趋向轻薄短小与功能多样化的方向设计，半导体封装技术也随之开发出不同的封装型态。而针对不同的封装结构，也发展出各种封装用的封装基板。一般覆晶式封装基板，其基板本体表面具有置晶区，于该置晶区中形成多个电性接触垫，且于该基板本体上形成防焊层，该防焊层具有多个开孔以对应显露该电性接触垫。于封装工艺中，于该置晶区上接置半导体芯片，且该半导体芯片以覆晶方式电性连接该电性接触垫。图1A至图1E为现有封装基板I的制法的剖视示意图。如图1A所示，提供一覆盖有一绝缘保护层11的基板本体10，该基板本体10的表面上具有多个电性接触垫100，且该绝缘保护层11作为防焊层并具有多个开孔110，以令该些电性接触垫100的部分顶表面对应外露于该些开孔110，使该电性接触垫100成为防焊层定义(solder mask define, SMD)的连接垫。其中，该基板本体10包含介电层IOb及设于该介电层IOb上的线路层IOa (如图1A’所示)，该线路层IOa具有多个导电迹线101及连结该导电迹线101的该些电性接触垫100，且该电性接触垫100的端面为圆面，而该开孔110为圆孔。另外，如图1A”所示，该绝缘保护层11的开孔110也可对应外露该些电性接触垫100’的全部顶表面，使该电性接触垫100’成为非防焊层定义(non solder maskdefine, NSMD )的连 接垫。如图1B所示，接续图1A及图1A’的工艺，于该绝缘保护层11上形成形成一光阻层12，且该光阻层12以曝光、显影方式形成有外露该电性接触垫100的多个开口区120，又该开口区120的直径w大于该开孔110的直径V。如图1C所示，于该开口区120电镀铜凸块13，以令该电性接触垫100电性连接该铜凸块13。如图1D所示，移除该光阻层12。如图1E所示，于该铜凸块13上形成焊锡凸块15，以包覆该铜凸块13。然而，现有封装基板I的SMD的结构中，因曝光机台的对位精度e例如小于或等于
12.5um，如图1B所示，致使该光阻层12的开口区120的直径w大于该绝缘保护层11的开孔110的直径V，导致该铜凸块13形成有一翼部结构130 (如图1C所示)，以致于各该焊锡凸块15之间需保持一定距离P以避免桥接(如图1E所示)，因而无法缩小各该焊锡凸块15之间的距离P至例如130um或小于130um，进而无法满足细间距、多接点的需求。此外,现有SMD的结构中，于进行温度循环测试(Temperature Cycling Test, TCT)时，因该翼部结构130与该绝缘保护层11之间的热膨胀系数(thermal expansioncoefficient, CTE)的差异甚大，导致该翼部结构130下的绝缘保护层11将因热应力(thermal stress)不均而容易发生碎裂(Crack)现象c,如图1D所示,不仅导致该封装基板I的可靠度(reliability)下降，并将使该封装基板I的测试失败。又，因该翼部结构130的形成，而使该开孔110的直径V小于该铜凸块13的最大直径(即该翼部结构130的直径W)，致使该开孔110的直径V无法与该铜凸块13的最大直径相同，如图1D所示，所以无法增强该铜凸块13的可靠度，以致于当该焊锡凸块15进行推拉球测试时,容易发生掉球。另外，现有SMD的结构中，如图1A’所示，该电性接触垫100与该导电迹线101之间的距离S会直接影响良率，也就是该距离S愈小，线路良率愈低。然而，现有封装基板I中，该距离S已无法再缩小，致使良率无法提升。于另一方面，现有NSMD的结构中，如图1A”所示，因该线路层10a’与底材(即该介电层IOb)的接触面积小，所以相比于现有SMD的设计，该线路层10a’的结合性较差。因此，如何克服上述现有技术的种种问题，实已成为目前业界亟待克服的难题。
实用新型内容鉴于上述现有技术的种种缺失，本实用新型的主要目的在于提供一种封装基板，能缩小各接点间的距离，以满足细间距、多接点的需求。本实用新型的封装基板，包括:基板本体，其一表面具有多个电性接触垫；绝缘保护层，其设于该基板本体的表面上，且该绝缘保护层具有开孔，以令该电性接触垫外露于该开孔；以及导电柱，其设于该电性接触垫的端面上，且该导电柱具有相对的第一端与第二端，该第一端较该第二端邻近该电性接触垫，又该第一端的宽度大于该第二端的宽度。前述的封装基板中，该开孔为圆孔，该电性接触垫的端面长度大于该电性接触垫的端面宽度，例如，椭圆面或矩形面，藉以使该绝缘保护层与该电性接触垫之间于该端面宽度的轴向上设计成非防焊 层定义的连接垫型态，而于其端面长度的方向上设计成防焊层定义的连接垫型态，也就是将现有SMD的局部设计改为NSMD的设计，所以能增加该电性接触垫与导电迹线之间的距离，以增加该基板本体表面上的布线密度、或者因而能提升线路布设的灵活度。前述的封装基板中，该电性接触垫设于该基板本体表面上或嵌埋于该基板本体中并使其端面外露于该基板本体表面；该电性接触垫为防焊层定义(SMD)的连接垫或非防焊层定义(NSMD)的连接垫；或者，端面宽度呈非防焊层定义(NSMD)而端面长度呈防焊层定义(SMD)的连接垫。因此，相比于现有NSMD的设计中，本实用新型通过该导电柱形成于该开孔中以覆盖该基板本体的介电表面，所以能增加与电性接触垫的结合性。前述的封装基板中，该电性接触垫位于该基板本体上，且该开孔未贯穿该绝缘保护层，而该绝缘保护层的开孔底面低于或其齐平该电性接触垫表面。前述的封装基板中，该导电柱的第一端接触该电性接触垫。前述的封装基板中，该导电柱还具有位于该开孔中的座体，该座体延伸自该导电柱的第一端并接触该电性接触垫。该座体的表面低于或齐平该开孔的孔面；该座体的宽度大于、小于或等于该第一端的宽度。前述的封装基板中，该导电柱还具有位于该第一端与第二端之间的侧面，且该侧面为平面或弧面。[0025]前述的封装基板中，还包括金属柱，其设于该基板本体上以围绕该些导电柱的外围，且该金属柱具有第一段与第二段，该金属柱的第一段的结构与该导电柱的结构相似。由上可知，本实用新型的封装基板，其通过该导电柱的第一端的宽度大于该第二端的宽度，使该导电柱不会形成翼部结构，因而能缩小各接点间的距离，以满足细间距、多接点的需求。此外，因该导电柱不会形成翼部结构，所以于进行温度循环测试(TCT)时，该绝缘保护层上并无金属材，因而能避免碎裂(Crack)现象，不仅能提升封装基板的可靠度，且使该封装基板的测试能成功。又，该导电柱为上窄下宽的结构，使该开孔的直径能与该导电柱的最大直径(即第一端)相同，所以能增强该导电柱的可靠度，以致于当进行推拉球测试时，能避免掉球问题。另外，该导电柱的上窄下宽结构能增加表面积，所以能增加该导电柱与焊锡材料的接着面积，因而增加该导电柱与焊锡材料间的结合力。
图1A至图1E为现有封装基板的制法的剖视示意图；其中，图1A’为图1A的局部上视图，图1A”为图1A’的另一实施例；图2A至图2F为本实用新型封装基板的制法的剖视示意图；其中，图2A’为图2A的另一实施例的局部上视图，图2D’及图2D”为图2D的其它实施例，图2E’、图2F及图2F’为图2E的其它实施例；图3A至图3E为本实用新型封装基板的第一实施例的各种实施例的剖视示意图；图4A至图4E为 本实用新型封装基板的第二实施例的各种实施例的剖视示意图；图5A至图5E为本实用新型封装基板的第三实施例的各种实施例的剖视示意图；图6A至图6E为本实用新型封装基板的第四实施例的各种实施例的剖视示意图；图7A至图7E为本实用新型封装基板的第五实施例的各种实施例的剖视示意图；以及图8A至图8E为本实用新型封装基板的第六实施例的各种实施例的剖视示意图。符号说明1，2，2’封装基板10, 20基板本体10a, 10a’，20a线路层IOb介电层100，100，，200，200，，400，500，600，700，800 电性接触垫101, 201导电迹线11，21，71，81绝缘保护层110，210，710，810开孔12光阻层120, 220开口区13铜凸块130翼部结构[0051]15焊锡凸块202连接垫22阻层23，33，33’，43，43’，53，53’，63，63’，73，73’，83，83’ 导电柱23’金属层23”导电层23a, 33a, 33a’第一端23b, 33b第二端230，330，330，，430，430，座体24表面处理层25焊锡材料26，26’金属柱261第一段 262第二段33c, 33c’侧面a线宽b，P，P’，S，S’，L，z距离c碎裂现象e对位精度w, V直径t，t，，h高度d，r，m，n，n’宽度k高度差X端面宽度Y端面长度。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，所以不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“第一”、“第二”、及“一”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本实用新型可实施的范畴。图2A至图2F为本实用新型封装基板2的制法的剖视示意图。如图2A所示，提供一具有多个电性接触垫200的基板本体20，且一绝缘保护层21覆盖于该基板本体20的表面与该些电性接触垫200上，该绝缘保护层21并具有多个开孔210，以令该些电性接触垫200的部分表面对应外露于该些开孔210，使该电性接触垫200为防焊层定义(solder mask define, SMD)的连接垫。于本实施例中，该基板本体20具有介电层，且于该介电层上形成一线路层20a，该线路层20a具有多个导电迹线201 (如图2A’所示)及连结该导电迹线201的该些电性接触垫200，也就是该些电性接触垫200设于该基板本体20的介电层上。此外，于图2A中，该电性接触垫200的端面为圆面，且该开孔210为圆孔。于另一实施例中，如图2A’所示，该电性接触垫200’的端面长度Y大于该电性接触垫200’的端面宽度X，使该电性接触垫200’的端面较佳为椭圆面或矩形面(未图标)。因此，通过该电性接触垫200’的端面长度Y大于该电性接触垫200’的端面宽度X，使该绝缘保护层21与该电性接触垫200’之间于该端面宽度X的轴向上设计成非防焊层定义(non solder mask define, NSMD)的连接垫型态,而于其端面长度Y的方向上设计成防焊层定义(solder mask define, SMD)的连接垫型态,也就是将现有SMD的局部设计改为NSMD的设计，所以能增加该电性接触垫200’与该导电迹线201之间的距离S’，以增加该基板本体20表面上的布线密度、或者因而能提升线路布设的灵活度。又，如图2Α’所示，该电性接触垫200’的端面长度Y例如为80um，其端面宽度X例如为40um，且该开孔210的直径例如为60um，使该电性接触垫200’与该开孔210之间的距离z例如为10um，又该开孔210与该导电迹线201之间的距离b例如为13um，该导电迹线201的线宽a例如为14um，所以各该电性接触垫200’之间的距离L例如为100um。如图2B所示，接续图2A的工艺，于该绝缘保护层21与该些电性接触垫200上形成一导电层23”,以电镀形成一 金属层23’。接着，于该金属层23’上形成一阻层22，且该阻层22形成有外露该金属层23’的多个开口区220，使该阻层22对应覆盖该些电性接触垫200上的金属层23’。于本实用新型中，该阻层22的开口区220无需对位该电性接触垫200，因而不限使用光阻，进而不受曝光机台的限制，所以可免除对位精度需小于或等于例如12.5um的限制。如图2C所示，以蚀刻方式移除该开口区220中的金属层23’，令保留的金属层23’作为导电柱23。于本实施例中，该导电柱23为铜柱并设于该电性接触垫200上，且该导电柱23具有相对的第一端23a与第二端23b，该第一端23a较该第二端23b邻近该电性接触垫200。此外，该导电柱23还具有位于该开孔210中的座体230，该座体230位于该电性接触垫200与该第一端23a之间。如图2D所示，移除该阻层22，以露出该导电柱23的第二端23b，以供结合半导体芯片(图略)。于另一实施例中，如图2D’所示，该基板本体20的外围还具有多个连接垫202，且该连接垫202设有如铜柱的金属柱26，以围绕该些导电柱23的外围，从而供堆栈结合一封装件(图略)，以形成封装层叠(package on package, POP)。于制作该金属柱26的过程中，可先形成该导电柱23，再以电镀方式一次形成该金属柱26。或者,可同时形成该导电柱23与该金属柱26’的第一段261,之后再形成该金属柱26’的第二段262,如图2D”所不,所以该金属柱26’的第一段261的结构与该导电柱23的结构相似，即上窄下宽的结构。如图2E所示，于后续工艺中，于该导电柱23上形成一表面处理层24，再以焊锡材料25包覆该导电柱23上的表面处理层24。于本实施例中，形成该表面处理层24的材料选自由电镀镍/金、化学镀镍/金、化镍浸金(ENIG)、化镍钯浸金(ENEPIG)、化学镀锡(Immersion Tin)及有机保焊剂(OSP)所组成的群组中的其中一者。此外，该焊锡材料25通过电镀技术、化学镀技术、喷锡技术或如干膜印刷的印刷技术等方式形成。另外，该金属柱26，26’上也可形成表面处理层24或焊锡材料25。于一实施例中，如图2E’所示，为图2A’的后续工艺。于一实施例中，该金属柱26，26’可与该导电柱23 —同形成该表面处理层24,再以焊锡材料25包覆该导电柱23与该金属柱26，26’上的表面处理层24，如图2F所示。于另一实施例中，该金属柱26，26’可与该导电柱23 —同形成该表面处理层24,但该金属柱26，26’上的表面处理层24上不形成该焊锡材料25，如图2F’所示。本实用新型的封装基板2中，利用蚀刻金属层的特性，使该导电柱23的第一端23a(下端)的宽度d大于该第二端23b (上端)的宽度r，因而该导电柱23不会形成翼部结构，因而可缩小各该焊锡材料25之间的距离P’至例如130um或小于例如130um，如图2E所示，以满足细间距、多接点的需求。此外，因该导电柱23不会形成翼部结构，所以于进行温度循环测试(TCT )时，该绝缘保护层11上并无金属材，因而能避免热应力不均所引发的碎裂(Crack)现象。因此，不仅能提升本实用新型的 封装基板2的可靠度，且使该封装基板2的测试成功。又，该导电柱23为上窄下宽的结构，致使该开孔210的直径能与该导电柱23的最大直径相同(即该导电柱23的第一端23a的宽度d)，如图2D所示，所以能增强该导电柱23的可靠度，以致于当该焊锡材料25与该导电柱23所构成的接点结构进行推拉球测试时，能避免掉球问题。另外，相比于现有具翼部结构(于绝缘保护层上方的结构)的铜凸块，该导电柱23的上窄下宽结构具有较多的表面积，所以能增加该导电柱23与该焊锡材料25的接着面积，因而增加该导电柱23与该焊锡材料25间的结合力。图3A至图3E为本实用新型封装基板的第一实施例的各种实施例。以下第一至第十实施例，为蚀刻金属层工艺中可能形成的各种实施例。如图3A所示，该电性接触垫200设于该基板本体20上，且该绝缘保护层21的开孔210对应外露该电性接触垫200的部分表面，使该电性接触垫200为SMD的连接垫。其中，该导电柱33的第一端33a接触该电性接触垫200，而该导电柱33还具有位于该第一端33a与第二端33b之间的侧面33c，且该侧面33c为弧面，如凹弧面，又该焊锡材料25包覆该导电柱33。如图3B所示，相比于图3A的结构，该导电柱33’具有位于该开孔210中的座体330，该座体330延伸自该导电柱33’的第一端33a并接触该电性接触垫200，且该座体330的表面高度t低于该开孔210的孔面高度h。如图3C所示，相比于图3B的结构，该座体330’的表面高度t’齐平该开孔210的孔面高度h，且该座体330’的宽度m等于该第一端33a的宽度η。另外，图3C的工艺可参考图2D的工艺。如图3D所示，相比于图3C的结构，该座体330’的宽度m小于该第一端33a’的宽度η’，也就是该导电柱33’的第一端33a’部分位于该绝缘保护层21上。虽然部分导电柱33’位于该绝缘保护层21上，但该导电柱33’为向上渐缩的结构，所以结合于该绝缘保护层21上表面的金属材并不足以影响接点间距、温度循环测试及推拉球测试等结果。如图3E所示，相比于图3D的结构，该导电柱33’的侧面33c’为平面。于图3B至图3E的其它实施例中(图略)，该座体330的宽度也可大于该第一端33a的宽度。另外，若该封装基板2具有如图2A’所示的电性接触垫200’，其沿该电性接触垫200’的端面长度Y方向进行剖面，将呈现第一实施例的剖面样态。图4A至图4E为本实用新型封装基板的第二实施例。本实施例与第一实施例的主要差异在于该电性接触垫400为非防焊层定义(non-solder mask define,NSMD)的连接垫，且图4A至图4E的其它结构对应图3A至图3E的其它结构，所以相同处不再详述。如图4A至图4E所示，该绝缘保护层21的开孔210对应外露该电性接触垫400的全部表面及其周围的介电材(即该基板本体20表面)，所以该导电柱43 (或该导电柱43’的座体430，430’ )包覆该电性接 触垫400，又该焊锡材料25包覆该导电柱43’。另外，若该封装基板2具有如图2A’所示的电性接触垫200’，其沿该电性接触垫200’的端面宽度X方向进行剖面，将呈现第二实施例的剖面样态。因此，于图2A’所示的NSMD实施例中，通过该导电柱23形成于该开孔210中以覆盖该介电层且包覆该电性接触垫200’，所以能增加铜材(即该导电柱23及电性接触垫200’ )与该介电层间的接触面积而强化该线路层20a的结合性。图5A至图5E为本实用新型封装基板的第三实施例。本实施例与第一实施例的主要差异在于该电性接触垫500嵌埋于该基板本体20中并使其端面外露于该基板本体20表面，且图5A至图5E的其它结构(如导电柱53，53’)对应图3A至图3E的其它结构(如导电柱33，33’)，又该焊锡材料25包覆该导电柱53’，所以不再详述。图6A至图6E为本实用新型封装基板的第四实施例。本实施例与第二实施例的主要差异在于该电性接触垫600嵌埋于该基板本体20中并使其端面外露于该基板本体20表面，且图6A至图6E的其它结构(如导电柱63，63’)对应图4A至图4E的其它结构(如导电柱43，43’)，又该焊锡材料25包覆该导电柱63’，所以不再详述。图7A至图7E为本实用新型封装基板的第五实施例。本实施例与第二实施例的主要差异在于该开孔710未贯穿该绝缘保护层71，且图7A至图7E的其它结构(如导电柱73，73’)对应图4A至图4E的其它结构(如导电柱43，43’)，所以不再详述。如图7A至图7E所示，为NSMD的设计，且该绝缘保护层71的开孔710底面低于该电性接触垫700表面，因而产生高度差k，使该电性接触垫700凸出该绝缘保护层71的开孔710底面。图8A至图8E为本实用新型封装基板的第六实施例。本实施例与第五实施例的主要差异在于该绝缘保护层81的开孔810底面齐平该电性接触垫800表面，且图8A至图8E的其它结构(如导电柱83，83’)对应图7A至图7E的其它结构(如导电柱73，73’)，所以不再详述。于第一至第六实施例中，通过该导电柱高于该绝缘保护层，将有助于后续形成该焊锡材料的加工及提高其良率。较佳者，是当该导电柱的第一端低于该开孔时。此外，以图2A’的结构配合第一至第六实施例也可得到第七至第十实施例。第七实施例为将该电性接触垫200’的端面长度Y对应第一实施例(即图3A至图3E)的结构，且该电性接触垫200’的端面宽度X对应第二实施例(即图4A至图4E)的结构。第八实施例为将该电性接触垫200’的端面长度Y对应第三实施例(即图5A至图5E)的结构，且该电性接触垫200’的端面宽度X对应第四实施例(即图6A至图6E)的结构。第九实施例为将该电性接触垫200’的端面宽度X对应第五实施例(即图7A至图7E)的结构。第十实施例为将该电性接触垫200’的端面宽度X对应第六实施例(即图8A至图8E)的结构。因此，总结第一至第十实施例，由下表可知本实用新型的各实施例的样态。
权利要求1.一种封装基板，其特征在于，包括: 基板本体，其一表面设有多个电性接触垫； 绝缘保护层，其设于该基板本体的表面上，且该绝缘保护层具有开孔，以令该电性接触垫外露于该开孔；以及 导电柱，其设于该电性接触垫的端面上，且该导电柱具有相对的第一端与第二端，该第一端较该第二端 邻近该电性接触垫，又该第一端的宽度大于该第二端的宽度。
2.根据权利要求1所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫的端面长度大于该电性接触垫的端面宽度。
3.根据权利要求2所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫的端面为椭圆面或矩形面。
4.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该开孔为圆孔。
5.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫设于该基板本体表面上、或嵌埋于该基板本体中并使其端面外露于该基板本体表面。
6.根据权利要求1所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫为防焊层定义的连接垫或非防焊层定义的连接垫。
7.根据权利要求2所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫于其端面的宽度方向呈非防焊层定义的连接垫型态，而于其端面的长度方向呈防焊层定义的连接垫型态。
8.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该电性接触垫位于该基板本体上，且该开孔未贯穿该绝缘保护层，而该绝缘保护层的开孔底面低于或齐平该电性接触垫表面。
9.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该导电柱的第一端接触该电性接触垫。
10.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该导电柱还具有位于该开孔中的座体，该座体延伸自该导电柱的第一端并接触该电性接触垫。
11.根据权利要求10所述的封装基板，其特征在于，该座体的表面低于或齐平该开孔的孔面。
12.根据权利要求10所述的封装基板，其特征在于，该第一端的宽度小于、大于或等于该座体的宽度。
13.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该导电柱还具有位于该第一端与第二端之间的侧面，且该侧面为平面或弧面。
14.根据权利要求1或2所述的封装基板，其特征在于，该封装基板还包括金属柱，其设于该基板本体上以围绕该些导电柱的外围。
15.根据权利要求14所述的封装基板，其特征在于，该金属柱具有第一段与第二段，该金属柱的第一段的结构与该导电柱的结构相似。
专利摘要一种封装基板，包括具有多个电性接触垫的基板本体、形成于该基板本体上且外露该电性接触垫的绝缘保护层、以及设于该电性接触垫上的导电柱，且该导电柱底端宽度大于顶端宽度，以呈现上窄下宽结构，使该导电柱不会形成翼部结构，因而能缩小各接点间的距离，以满足细间距、多接点的需求。
文档编号H01L23/498GK203085524SQ201320055898
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者林俊廷, 谢育忠, 王音统, 詹英志 申请人:欣兴电子股份有限公司